KR20220063270A

KR20220063270A - 밸브

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Publication number: KR20220063270A
Application number: KR1020227013567A
Authority: KR
Inventors: 노부오 나카무라; 겐타 곤도; 도모히로 나카타; 츠토무 시노하라
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-05-17
Also published as: WO2021059963A1; US11713819B2; KR102643448B1; US20220213965A1; TWI752634B; TW202126939A; JPWO2021059963A1; JP7450278B2

Abstract

대유량을 실현 가능한 보디를 구비하는 밸브를 제공한다. 밸브(1)는, 밸브실(11e), 제1 유입로(11f), 제2 유입로(11g), 유출로(11h), 및 환상 홈(11i)이 형성되고, 시트(12)가 마련된 보디(11)와, 시트(12)에 맞닿음 및 시트(12)로부터 이격함으로써, 제2 유입로(11g)와 유출로(11h)를 연통 및 차단하는 다이어프램(14)을 구비한다. 제2 유입로(11g)의 단부는, 밸브실(11e)로 개구되어 있다. 시트(12)는, 밸브실(11e)과 제2 유입로(11g)가 연통하는 개소의 주연에 마련되어 있다. 환상 홈(11i)은, 밸브실(11e)로 개구되고, 제2 유입로(11g)의 주위에 형성되어 있다. 유출로(11h)의 단부는, 환상 홈(11i)으로 개구되어 있다. 제1 유입로(11f)는, 하나의 유입구(11j)와 복수의 유출구(11k)로 이루어지는 복수의 유로를 갖고, 각 유출구(11k)는 환상 홈(11i)으로 개구되어 있다.

Description

밸브

본 개시는, 반도체 제조 장치 등에 사용하는 밸브에 관한 것이다.

가스의 유입로가 되는 제1 측구 및 가스의 유출로가 되는 제2 측구가 형성된 밸브 박스를 갖는 밸브가 제안되어 있다. 제1 측구는, 밸브실 부근에서, 그 직경이 확대되도록 구성되어 있다.

일본 특허 공개 평08-511853호 공보

가스의 유로를 증가시키기 위해, 특허문헌 1의 밸브와 같이, 제1 측구의 직경을 밸브실 부근에서 확대시키는 경우가 있지만, 이것만으로는 유량을 충분히 증가시킬 수 없다.

그래서 본 개시는, 대유량을 실현 가능한 보디를 구비하는 밸브를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 개시의 일 양태인 밸브는, 밸브실, 제1 유입로, 제2 유입로, 유출로, 및 환상 홈이 형성되고, 밸브 시트가 마련된 보디와, 상기 밸브 시트에 맞닿음 및 상기 밸브 시트로부터 이격함으로써, 상기 제2 유입로와 상기 유출로를 연통 및 차단하는 다이어프램을 구비하고, 상기 제2 유입로의 단부는, 상기 밸브실로 개구되고, 상기 밸브 시트는, 상기 밸브실과 상기 제2 유입로가 연통하는 개소의 주연에 마련되고, 상기 환상 홈은, 상기 밸브실로 개구되고, 상기 제2 유입로의 주위에 형성되고, 상기 유출로의 단부는, 상기 환상 홈으로 개구되고, 상기 제1 유입로는, 하나의 유입구와 복수의 유출구로 이루어지는 복수의 유로를 갖고, 각 유출구는 상기 환상 홈으로 개구되어 있다.

상기 보디는, 상기 유입구와 상기 환상 홈의 중심축의 사이에 위치하고, 상기 제1 유입로를 복수의 유로로 분기하는 분기부를 가져도 된다.

상기 제1 유입로의 유입구 및 상기 제2 유입로의 유입구는, 상기 보디의 동일 면으로 개구되고, 각 유입구의 직경이 서로 달라도 된다.

상기 제1 유입로는, 그 단면적이 상기 유입구로부터 상기 환상 홈을 향하여 증가해도 된다.

본 개시에 따르면, 대유량을 실현 가능한 보디를 구비하는 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 관한 개방 상태에 있는 밸브의 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따른 보디의 단면도이다.
도 3은 변형예에 관한 보디의 단면도이다.

본 개시의 일 실시 형태에 관한 밸브(1)에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 개방 상태에 있는 밸브(1)의 단면도이다.

도 2는, 도 1의 II-II 선을 따른 보디(11)의 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 밸브(1)는 보디부(10)와, 액추에이터(20)를 구비한다. 본 실시 형태에 관한 밸브(1)는 소위 3방 밸브이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 밸브(1)의, 액추에이터(20) 측을 상측, 보디부(10) 측을 하측으로서 설명한다.

[보디부(10)]

보디부(10)는, 보디(11)와, 밸브 시트인 시트(12)와, 보닛(13)과, 다이어프램(14)과, 프레스 어댑터(15)와, 다이어프램 프레스(16)와, 홀더(17)와, 압축 코일 스프링(18)을 구비한다.

보디(11)는, 대략 입방체를 이루고, 상면인 제1 면(11A)과, 하면인 제2 면(11B)과, 측면이며 서로 대향하는 제3 면(11C) 및 제4 면(11D)을 갖는다. 보디(11)에는, 밸브실(11e)과, 제1 유입로(11f), 제2 유입로(11g), 유출로(11h) 및 환상 홈(11i)이 형성되어 있다.

밸브실(11e)은, 제1 면(11A)을 향하여 개구되어 있도록 형성되어 있다. 제2 유입로(11g)는, 도 1에 있어서 대략 역 L자 형상을 이루고, 일단이 제3 면(11C)으로 개구되고, 타단이 밸브실(11e)로 개구되어 있다. 수지제의 시트(12)는, 환상을 이루고, 보디에 있어서, 밸브실(11e)과 제2 유입로(11g)가 연통하는 개소의 주연에 마련되어 있다.

환상 홈(11i)은, 상단이 밸브실(11e)로 개구되고, 제2 유입로(11g)의 상하 방향으로 연장되는 부분의 주위에 형성되어 있다. 유출로(11h)는, 일단이 환상 홈(11i)으로 개구되고, 타단이 제4 면(11D)으로 개구되어 있다. 유출로(11h)는, 제2 유입로(11g)의 상하 방향으로 연장되는 부분을 사이에 두도록, 제1 유입로(11f)에 대하여 반대측에 위치하고 있다. 또한, 보디(11)의 제4 면(11D)에 있어서 유출로(11h)의 타단에 대응하는 부분에는, 배관(2)이 접속되어 있다.

제1 유입로(11f)는, 제2 유입로(11g)의 수평 방향(도 1의 좌우 방향)으로 연장되는 부분의 상측에 위치하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 유입로(11f)는, 하나의 유입구(11j)와 복수의 유출구(11k)로 이루어지는 복수의 유로를 갖고, 각 유출구(11k)는 환상 홈(11i)으로 개구되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 유입로(11f)는, 하나의 유입구(11j)와 2개의 유출구(11k)에 의해 구성되어 있다. 즉, 제1 유입로(11f)는, 2개의 유로로 분기하고 있다. 보디(11)는, 제1 유입로(11f)의 유입구(11j)와 환상 홈(11i)의 중심 C의 사이에 위치하는 분기부(11L)를 갖는다. 분기부(11L)에 의해 제1 유입로(11f)는, 2개의 유로로 분기하고 있다. 분기부(11L)는, 평면에서 본 것(단면)이 대략 이등변 삼각형 형상인 대략 삼각 기둥 형상을 이루고 있다.

제1 유입로(11f)의 유입구(11j)는, 제3 면(11C)으로 개구되어 있다. 따라서, 제2 유입로(11g)의 일단과, 제1 유입로(11f)의 유입구(11j)는, 동일 면으로 개구되어 있다. 제1 유입로(11f)의 유입구(11j)의 직경(개구 면적)은, 제2 유입로(11g)의 일단(유입구)의 직경(개구 면적)보다도 작게 구성되어 있다. 즉, 제1 유입로(11f)의 유입구(11j)의 직경과, 제2 유입로(11g)의 일단(유입구)의 직경은 서로 다르다. 제1 유입로(11f)는, 그 단면적이 유입구(11j)로부터 환상 홈(11i)을 향하여 증가하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 보닛(13)은, 덮개 있는 대략 원통 형상을 이루고, 그 하단부를 보디(11)에 나사 결합시킴으로써, 밸브실(11e)를 덮도록 보디(11)에 고정되어 있다.

밸브 보디인 다이어프램(14)은, 보닛(13)의 하단에 배치된 프레스 어댑터(15)와 보디(11)의 밸브실(11e)를 형성하는 저면에 의해, 그 외주연부가 끼여 눌려 유지되어 있다. 다이어프램(14)이 시트(12)에 대하여 이격 및 맞닿음(압접)함으로써, 유체 통로의 개폐가 행해진다.

다이어프램 프레스(16)는, 다이어프램(14)의 상측에 마련되고, 다이어프램(14)의 중앙부를 압박 가능하게 구성되어 있다. 다이어프램 프레스(16)는 홀더(17)에 끼워맞춤되어 있다.

홀더(17)는, 대략 원기둥 형상을 이루고, 보닛(13) 내에 상하 이동 가능하게 배치되어 있다. 후술하는 스템(25)은, 홀더(17)의 상부에 대하여 나사 결합되어 있다.

압축 코일 스프링(18)은, 보닛(13) 내에 마련되고, 홀더(17)를 항상 하측으로 가압하고 있다. 밸브(1)는, 압축 코일 스프링(18)에 의해, 통상시(액추에이터(20)의 비작동시)는 폐쇄 상태로 유지된다.

[액추에이터(20)]

액추에이터(20)는, 에어 구동식이고, 전체적으로 대략 원기둥 형상을 이루고, 케이싱(21)과, 칸막이 디스크(22)와, 제1 피스톤(23)과, 제2 피스톤(24)과, 스템(25)을 구비한다.

케이싱(21)은, 하부 케이싱(21A)과, 하단부가 하부 케이싱(21A)의 상단부에 나사 결합된 상부 케이싱(21B)을 갖는다. 하부 케이싱(21A)은, 대략 단차가 있는 원통 형상을 이루고 있다. 하부 케이싱(21A)의 하단부의 외주가, 보닛(13)의 관통 구멍 내주에 나사 결합되어 있다. 상부 케이싱(21B)은, 덮개 있는 대략 원통 형상을 이루고 있다. 상부 케이싱(21B)의 상단부에는, 유체 도입로(21c)가 형성되어 있다.

하부 케이싱(21A)의 하단부의 외주에는, 너트(26)가 나사 결합되어 있다. 너트(26)는, 보닛(13)에 맞닿아서, 하부 케이싱(21A)의 보닛(13)에 대한 회동을 억제한다.

칸막이 디스크(22)는, 대략 원반 형상을 이루고, 케이싱(21) 내에 이동 불가능하게 마련되고, 중앙부를 스템(25)이 관통하고 있다.

제1 피스톤(23)은, 대략 원반 형상을 이루고, 중앙부를 스템(25)이 관통하고 있다. 제1 피스톤(23) 및 하부 케이싱(21A)에 의해, 제1 압력실 P1이 형성된다.

제2 피스톤(24)은, 대략 원반 형상을 이루고, 중앙부를 스템(25)이 관통하고 있다. 제2 피스톤(24), 칸막이 디스크(22) 및 상부 케이싱(21B)에 의해, 제2 압력실 P2가 형성된다.

스템(25)은, 대략 원기둥 형상을 이루고, 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되고, 보닛(13)으로부터, 하부 케이싱(21A)을 통하여, 상부 케이싱(21B)까지 연장되어 있다. 스템(25)의 하단부는, 홀더(17)에 나사 결합되어 있다.

스템(25)에는, 그 상반분 부분에, 상하 방향으로 연장되는 유체 유로(25a)가 형성되고, 또한 유체 유로(25a)를 가로지르는 제1, 2 유체 유출 구멍(25b, 25c)이 형성되어 있다. 유체 유로(25a)의 상단은, 스템(25)의 상면에서 개구되어 있다. 제1 유체 유출 구멍(25b)은, 제1 압력실 P1에 연통하고 있다. 제2 유체 유출 구멍(25c)은, 제1 유체 유출 구멍(25b)의 상측에 위치하고, 제2 압력실 P2에 연통하고 있다.

스템(25)은, 복수의 단차부를 갖고, 당해 단차부가, 제1 피스톤(23)의 상면 및 제2 피스톤(24)의 상면에 맞닿아 있다. 이에 의해, 제1 피스톤(23) 및 제2 피스톤(24)이 상측으로 이동하면, 스템(25) 및 홀더(17)가 상측으로 이동한다.

[밸브(1)의 개폐 동작]

다음으로, 본 실시 형태에 관한 밸브(1)의 개폐 동작에 대하여 설명한다.

본 실시 형태의 밸브(1)에서는, 제1, 2 압력실 P1, P2에 구동 유체가 유입하고 있지 않은 상태에서는, 홀더(17) 및 스템(25)은 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 의해 하사점에 있고(보디(11)에 근접하고), 다이어프램 프레스(16)에 의해 다이어프램(14)이 눌리고, 다이어프램(14)의 하면이 시트(12)에 압접되어 밸브(1)는 폐쇄 상태로 되어 있다. 즉, 밸브(1)는, 통상 상태(구동 유체가 공급되고 있지 않은 상태)에서는 폐쇄 상태이다.

그리고, 도시하지 않은 구동 유체 공급원으로부터 밸브(1)로 구동 유체가 흐르는 상태로 한다. 이에 의해, 밸브(1)에 구동 유체가 공급된다. 구동 유체는, 도시하지 않은 에어 튜브 및 관 조인트를 통하여, 유체 도입로(21c), 유체 유로(25a) 및 제1, 2 유체 유출 구멍(25b, 25c)을 통과하여, 제1, 2 압력실 P1, P2로 유입된다. 이에 의해, 제1, 2 피스톤(23, 24)이 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 저항하여 상승한다. 이 결과, 홀더(17) 및 스템(25)은 상사점으로 이동하여 보디(11)로부터 이격하고, 다이어프램(14)의 탄성력 및 유체(가스)의 압력에 의해 다이어프램 프레스(16)가 상측으로 이동하고, 제2 유입로(11g)와 유출로(11h)가 환상 홈(11i)을 통하여 연통하고, 밸브(1)는 개방 상태로 된다.

밸브(1)를 개방 상태에서 폐쇄 상태로 하기 위해서는, 도시하지 않은 3방 밸브를, 구동 유체가 밸브(1)의 액추에이터(20)(제1, 2 압력실 P1, P2)로부터 외부로 배출되는 흐름으로 전환한다. 이에 의해, 제1, 2 압력실 P1, P2 내의 구동 유체가, 제1, 2 유체 유입 구멍(25b, 25c), 유체 유로(25a) 및 유체 도입로(21c)를 통하여, 외부로 배출된다. 이에 의해, 홀더(17) 및 스템(25)은 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 의해 하사점으로 이동하고, 밸브(1)는 폐쇄 상태로 된다.

제1 유입로(11f)는, 환상 홈(11i)을 통하여, 유출로(11h)에 항상 연통하고 있다. 예를 들어, 밸브(1)를 폐쇄 상태로 하여, 도시하지 않은 유체 공급원으로부터 제1 유입로(11f)로 유체(가스)가 흐르는 상태로 한다. 이에 의해, 밸브(1)에 유체(가스)가 공급되고, 제1 유입로(11f)의 유입구(11j)로 유입된 유체(가스)는, 분기부(11L)에서 분기하고, 2개의 유출구(11k)를 통하여, 환상 홈(11i)으로 흐르고, 유출로(11h)로부터 유출된다. 제1 유입로(11f)에 공급되는 유체(가스)는, 제2 유입로(11g)에 공급되는 유체(가스)와 상이해도 되고, 동일해도 된다.

이상 설명한 본 실시 형태의 밸브(1)에 따르면, 제1 유입로(11f)는, 하나의 유입구(11j)와 복수의 유출구(11k)로 이루어지는 복수의 유로를 갖고, 각 유출구(11k)는 환상 홈(11i)으로 개구되어 있다. 이러한 구성에 의해, 밸브(1)의 1차측의 유로 단면적을 크게 할 수 있으므로, 밸브(1)를 흐르는 유체(가스)의 유량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 대유량을 실현 가능한 보디(11)를 구비하는 밸브(1)를 제공할 수 있다.

보디(11)는, 유입구(11j)와 환상 홈(11i)의 중심축 C의 사이에 위치하고, 제1 유입로(11f)를 복수의 유로로 분기하는 분기부(11L)를 갖는다. 이 때문에, 제1 유입로(11f)로 유입된 유체가, 교란 없이 환상 홈(11i)으로 유입된다. 따라서, 밸브(1)를 흐르는 유체(가스)의 유량을 증가시킬 수 있다.

제1 유입로(11f)의 유입구(11j) 및 제2 유입로(11g)의 유입구는, 보디(11)의 동일 면(제3 면(11C))으로 개구되고, 각 유입구의 직경이 서로 다르다. 예를 들어, 제1 유입로(11f)의 유입구(11j)의 직경이, 제2 유입로(11g)의 유입구의 직경보다 작은 경우에도, 제1 유입로(11f)는, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 밸브(1)의 1차측의 유로 단면적을 크게 할 수 있어, 밸브(1)를 흐르는 유체(가스)의 유량을 증가시킬 수 있다.

제1 유입로(11f)는, 그 단면적이 유입구(11j)로부터 환상 홈(11k)을 향하여 증가하므로, 밸브(1)의 1차측의 유로 단면적을 크게 할 수 있어, 밸브(1)를 흐르는 유체(가스)의 유량을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 개시는, 상술한 실시예에 한정되지는 않는다. 당업자라면, 본 개시의 범위 내에서, 다양한 추가나 변경 등을 행할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제1 유입로(11f)의 유입구(11j), 제2 유입로(11g)의 일단, 및 유출로(11h)의 타단이, 제2 면(11B)으로 개구되어 있도록 구성해도 된다. 그리고, 제1 유입로(11f)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 환상 홈(11i)의 중심축에 대하여 경사지도록 구성되어 있으면 된다.

상기 실시 형태의 제1 유입로(11f)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 평면에서 보아 2개의 유로로 분기하고 있었지만, 측면에서 보아 2개의 유로로 분기해도 된다. 또한, 제1 유입로(11f)는, 평면에서 보는 것 및 측면에서 보는 것에 한정되지는 않고, 복수의 유로로 분기하고 있으면 된다. 분기부(11L)의 형상은, 상기 실시 형태의 형상에 한정되지는 않고, 유체의 흐름을 교란시키지 않는다면 어떠한 형상이어도 된다.

1: 밸브
11: 보디
11B: 제2 면
11C: 제3 면
11e: 밸브실
11f: 제1 유입로
11g: 제2 유입로
11h: 유출로
11i: 환상 홈
11j: 유입구
11k: 유출구
11L: 분기부
12: 시트
14: 다이어프램

Claims

밸브실, 제1 유입로, 제2 유입로, 유출로, 및 환상 홈이 형성되고, 밸브 시트가 마련된 보디와,
상기 밸브 시트에 맞닿음 및 상기 밸브 시트로부터 이격함으로써, 상기 제2 유입로와 상기 유출로를 연통 및 차단하는 다이어프램을 구비하고,
상기 제2 유입로의 단부는, 상기 밸브실로 개구되고,
상기 밸브 시트는, 상기 밸브실과 상기 제2 유입로가 연통하는 개소의 주연에 마련되고,
상기 환상 홈은, 상기 밸브실로 개구되고, 상기 제2 유입로의 주위에 형성되고,
상기 유출로의 단부는, 상기 환상 홈으로 개구되고,
상기 제1 유입로는, 하나의 유입구와 복수의 유출구로 이루어지는 복수의 유로를 갖고, 각 유출구는 상기 환상 홈으로 개구되어 있는, 밸브.
제1항에 있어서,
상기 보디는, 상기 유입구와 상기 환상 홈의 중심축의 사이에 위치하고, 상기 제1 유입로를 복수의 유로로 분기하는 분기부를 갖는, 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 유입로의 유입구 및 상기 제2 유입로의 유입구는, 상기 보디의 동일 면으로 개구되고, 각 유입구의 직경이 서로 다른, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유입로는, 그 단면적이 상기 유입구로부터 상기 환상 홈을 향하여 증가하는, 밸브.